(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズ及び照明器具を収納する撮影部の保護部材、または、撮影レンズ表面及び照明器具表面を、親水性の低いポリマーで構成するとともに、当該ポリマーの表面に親水性化処理を施し、
錠剤カプセル内視鏡の外殻の最外表面を除く内部は、水不透性のポリマーで構成されていることを特徴とする錠剤カプセル内視鏡。
【請求項２】
前記親水性化処理は、表面から１ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲で行われていることを特徴とする請求項１に記載の錠剤カプセル内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、錠剤カプセル内視鏡に関し、詳しくは、対物レンズ、照明光源部、固体撮像素子等が一体に組み込まれた錠剤カプセル形状からなり、体腔内の消化器のいずれにおいても消化器内を円滑に進行し、鮮明な画像が得られる医療用の錠剤カプセル内視鏡に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、医療分野で体腔内の診断や治療において、ファイバースコープや電子内視鏡装置が広く用いられている。これらの装置は、先端に撮像素子等を備えた管状の挿入部と、この挿入部に連設される操作部、およびこれに接続される画像処理装置並びに表示装置等を有し、挿入部を被検者の体腔内へと挿入し、撮像することにより体腔内における所望の部位を観察、検査し得る内視鏡装置である。このような内視鏡装置は、体腔内に挿入される挿入部の太さや長さ、複雑な形状等から練習に練習を重ね熟練した医師や技術者が装置を操作し、観察や検査等を行う必要があった。また、これらの内視鏡装置は、体腔内への挿入時に、被験者の苦痛を伴うものであった。
【０００３】
上記のような課題に対し、近年、錠剤カプセル形状の筐体の内部に撮影光学系を有する固体撮像素子等を収納した超小型の内視鏡、いわゆるカプセル内視鏡が開発されている。このカプセル内視鏡は、これを被検者が嚥下する等によって体腔内へと容易に挿入され、患部等を撮像し、その画像データを体内から発信し、体外で受信する無線通信手段によって、小腸等の臓器の観察や検査等をも容易にした（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２８９５０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、体腔内部を円滑に撮影するには、消化液が分泌されている消化管の内部表面に適した設計が必要とされるが、単に親水性がよいという特性のみに着眼した発想に留まっているのが現状である。カプセル内視鏡の表面部材が親水性という表面状態にあっても、胃部を通過するときには、ｐＨ１〜２の強酸性下であり、小腸や大腸では逆に中性または弱アルカリ性である。また、消化器官により、消化液や分泌物がレンズ表面や照明器具の表面を被覆し、透過率の低下や発光量の低下を引き起こし、撮像画像を不鮮明にする。また、消化液や分泌物の粘着性や消化器の内面の凹凸度の程度により、消化器内を円滑に進行しないため、撮像画像の鮮明性低下を招いているのが現状である。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、対物レンズ、照明光源部、固体撮像素子等が一体に組み込まれた錠剤カプセル形状からなり、体腔内消化器のいずれにおいても消化器内を円滑に進行し、耐久性に優れ、かつ鮮明な画像が得られる医療用の錠剤カプセル内視鏡を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の上記課題は以下の構成により達成される。
【０００８】
１．撮影レンズ及び照明器具を収納する撮影部の保護部材、または、撮影レンズ表面及
び照明器具表面を、親水性の低いポリマーで構成するとともに、当該ポリマーの表面に親
水性化処理を施し、錠剤カプセル内視鏡の外殻の最外表面を除く内部は、水不透性のポリマーで構成されていることを特徴とする錠剤カプセル内視鏡。
【０００９】
２．前記親水性化処理は、表面から１ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲で行われていることを特徴とする前記１に記載の錠剤カプセル内視鏡。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、対物レンズ、照明光源部、固体撮像素子等が一体に組み込まれた錠剤カプセル形状からなり、体腔内消化器のいずれにおいても消化器内を円滑に進行し、耐久性に優れ、かつ鮮明な画像が得られる医療用の錠剤カプセル内視鏡を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の錠剤カプセル内視鏡の実施形態の一例を示す全体概略図である。
【図２】本発明の錠剤カプセル内視鏡の実施形態の他の一例を示す全体概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００１４】
本発明者は、上記課題に鑑み鋭意検討を行った結果、撮影レンズ及び照明器具を収納する撮影部の保護部材、または、撮影レンズ表面及び照明器具表面を、親水性の低いポリマーで構成するとともに、当該ポリマーの表面に親水化処理を施したことを特徴とする錠剤カプセル内視鏡により、体腔内消化器のいずれにおいても消化器内を円滑に進行し、鮮明な画像が得られる医療用の錠剤カプセル内視鏡（以下カプセル内視鏡という）を実現できることを見出し、本発明に至った次第である。
【００１５】
はじめに、本発明のカプセル内視鏡の全体形態を説明する。
【００１６】
図１は、本発明のカプセル内視鏡の実施形態の一例を示す全体概略図である。
【００１７】
図１に示すように、本発明のカプセル内視鏡１は、いわゆる画像を無線送受信可能な操作手段と分離して独立に移動する超小型内視鏡であり、撮影画像の無線送受信可能な電子内視鏡であり、観察機能手段は対物レンズ２と撮像素子３で観察光学系が構成され、この撮像素子３は１画素が０．１μｍ〜３μｍの間隔に並ぶ微細ＣＣＤまたはＣＭＯＳが採用される。また、照明光学系を構成する発光モジュール４及び光源部５は、白色、緑色、赤色のＬＥＤ（以下、ＬＥＤともいう）が常用される。これらの観察光学系及び照明光学系の外部には、保護部材Ｓが設けられている。本発明のカプセル内視鏡においては、この保護部材Ｓの表面を、濡れ指数が４０ｍＮ／ｍ以上の表面部Ａとすることが好ましい。
【００１８】
無線の送受信用のアンテナ８は、照明光学系の反対側に送信手段６、受信手段７、蓄電手段１０とともに配置される。空間部分９には、患部に送る薬液の格納室であり、場合によっては、患部の生検体試料を採取後格納する試料室ともなる。１０の蓄電手段は、外部から送信される超音波や磁界、電界により、照明用のＬＥＤを発光させる電源に変換する変電器であっても良い。
【００１９】
本発明のカプセル内視鏡の必要とする系は、上述の様に少なくとも観察光学系、照明光学系、アンテナ系、送受信機系であり、その他にエネルギーを供給する蓄電系、ＤＤＳ系、生検査用試料採取系等である。
【００２０】
カプセル内視鏡は、上部消化器及び下部消化器内を速やかに移動できるように概略鶏卵形を小さくしたものであって、上面、側面から概略楕円形が好ましいが、球形、ラクビーボール型のようであっても良い。球形の場合、球形に近いほど姿勢制御は行いづらく、一定の方向の撮影に工夫が必要になる。本発明のカプセル内視鏡においては、例えば、特開２００１−１７４７１３号公報に記載のような光学系を採用することにより、所望の部位の撮影が可能になる。即ち、対物光学系によれば、反射面の組み合わせあるいは反射面と屈折面の組み合わせにより、光学系の全長を短くすることができるので、小さな反射スペースで広角な観察が可能な小型の対物光学系が実現する。また、上記対物光学系を本発明の内視鏡に適用することにより、内視鏡の軸方向に直交する周囲方向の全周にわたる観察が可能な小型の内視鏡を得ることができる。
【００２１】
カプセル内視鏡のアスペクト比として、先ずカプセル内視鏡に外接する円柱を描きその円柱の体積が最小になるように設定したとき、図１に示すように、直径をカプセル内視鏡の短軸長ｂとし、円柱の長さをカプセル内視鏡の長軸長ａとすると、ａ／ｂ比をアスペクト比と定義する。このアスペクト比が１以上、２．３以下であることが好ましい。特に好ましい範囲は１以上、２以下である。
【００２２】
撮像素子３であるＣＣＤ又はＣＭＯＳに観察像を結像させるための対物レンズ２は、例えば、非球面対物レンズは単又は複数配置される。これら非球面レンズの採用はレンズ枚数を減らせるのでカプセル部の全長を短くして、嚥下性を向上させることができる。
【００２３】
本発明のカプセル内視鏡においては、カプセル本体で構成されるカプセルの外表面に潤滑性材料である親水性媒体を塗工又は表面処理される。このことにより、カプセル内視鏡１を嚥下した際、消化器内の分泌物と親水性媒体とが親和して、前記カプセル内視鏡１の消化管腔との間の潤滑性が向上し、消化管を損傷させることなく、速やかに移動することができ、その結果、鮮明な画像を得ることができる。
【００２４】
本発明のカプセル内視鏡１は、体腔外に設けた撮像素子３の駆動及び出力される信号の処理及び照明手段４への電力の供給を行う電装手段、液晶表示素子と組み合わせて内視鏡観察系を構成し、前記撮像素子３で撮像した内視鏡画像が体外に設置された液晶モニタ上に鮮明に表示される。
【００２５】
カプセル内視鏡による撮影記録は、例えば、小型記憶媒体に記録され画像処理を行い、病変部を抽出し、早期発見が可能になる。電装装置は、病院内電源又は家庭用電源、太陽電池、燃料電池等によって駆動される。
【００２６】
図２は、本発明のカプセル内視鏡の実施形態の他の一例を示す全体概略図である。
【００２７】
基本的は構成は上記の図１と同様であるが、図２では、観察光学系及び照明光学系の外部には保護部材Ｓを設けず、対物レンズ２及び光源部５で最外部の一部を構成する形態であり、これらの対物レンズ２または光源部５の表面を、濡れ指数が４０ｍＮ／ｍ以上の表面部Ａとすることが好ましい形態の一つである。
【００２８】
次いで、本発明に係る濡れ指数が４０ｍＮ／ｍ以上の表面部Ａの詳細について説明する。
【００２９】
前述したように胃部消化器は、蛋白質を分解する環境としてｐＨが１に近い強酸性環境であるが、親水性基としてカルボキシル基を有するポリマーでは、カルボキシル基にプロトンが付与されるため、酸性環境下での親水性が弱い。これに対し、スルホン酸基のようにｐＨ１でもイオン解離する基あるいはイオン解離しなくても親水性基であるアルキレンオキサイド基やヒドロキシ基等の官能基をもつポリマーでは、強酸性環境でも親水性を維持することができ好ましい。ただし、このようなポリマーを使用すると、ポリマー膜を通して内部の撮像電装系に水分や塩分が浸透し、作動不良を起こすことがあり、内視鏡の外殻の最外表面を除く内部は、水不透性のポリマーで構成することが好ましい。
【００３０】
本発明のカプセル内視鏡においては、濡れ指数が４０ｍＮ／ｍ以上の表面部を有することが好ましい形態の一つである。
【００３１】
本発明でいう濡れ指数とは、親水化の程度を評価する試験法であり、表面張力が順を追って異なる様な一連の混合溶媒（例えば、ホルムアミドとエチレングリコールモノエチルエーテル）を、ポリマー部材の表面部に塗布し、ちょうどポリマー部材表面を濡らすと判定された混合溶媒の表面張力の数値（ｍＮ／ｍ）を濡れ指数と定義され、「ポリエチレンおよびポリプロピレンフィルムのぬれ試験方法」（ＪＩＳ  Ｋ  ６７６８）に定められた方法に従って、市販されている濡れ性標準試薬３１ｍＮ／ｍ〜５４ｍＮ／ｍ（数値の大きいほど親水性が向上する）を綿棒に浸し、それを被験体の表面に塗布して測定する。
【００３２】
本発明に係る濡れ指数が４０ｍＮ／ｍ以上の表面部を構成するポリマーとしては、特に制限はないが、ノニオン性基またはアニオン性基を有するポリマーであることが好ましい。更に、ノニオン性基としては、単独の水酸基、複数の水酸基を有する糖鎖構造及びアルキレンオキサイド基から選ばれる少なくとも１つであるが好ましく、また、アニオン性基としては、スルホン酸基または燐酸基であることが好ましい。
【００３３】
このようなポリマーとしては、例えば、メタクリル酸メチル等のアクリル酸アルキルエステル類、エチレン、プロピレン、ブタジエン、イソプレン等の不飽和オレフィンポリマー類、これらの不飽和オレフィンと共重合させたシクロオレフィンポリマー類、ノルボルネン樹脂等のシクロオレフィンポリマーの単独ポリマー、ポリカーボネート類、スチレン、酢酸ビニルポリマー、フェノール樹脂、シリコン樹脂等を挙げることができる。
【００３４】
本発明に係るポリマーでは、酸素の存在化で処理すると、ポリマー表面の炭化水素基に水酸基に置換された表面を得ることができる。表面に水酸基をもつように改変した後は、アルキレンオキサイド又はその誘導体等を反応させてアルキレンオキサイド基をもつように改質ができる。また、水酸基を利用してスルホン酸基をもつ置換基を導入して親水性化処理をすることができる。これらの親水性化処理は、表面から１ｎｍ〜１０００ｎｍ程の表面改質で好ましい結果が得られる。
【００３５】
また、本発明に係る上記ポリマーは、いずれも親水性が低いので、表面を親水性化処理を施すことが必要であり、親水性化処理としては、例えば、表面をコロナ放電処プラズマ処理、アーク放電処理、火炎処理などがあるが、得られる親水化効果や親水性付与の容易性の観点から、コロナ放電処理やプラズマ処理が好ましい。
【００３６】
コロナ放電処理とは、大気圧下、電極間に１ｋＶ以上の高電圧を印加し、放電することで行う処理のことであり、春日電機（株）や（株）トーヨー電機などで市販されている装置を用いて行うことが出来る。コロナ放電処理に用いる周波数は、２０ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下の周波数であり、３０ｋＨｚ〜６０ｋＨｚの周波数が好ましい。周波数が低下するとコロナ放電処理の均一性が劣化し、コロナ放電処理のムラが発生する。また、周波数が大きくなると、高出力のコロナ放電処理を行う場合には、特に問題ないが、低出力のコロナ放電処理を実施する場合には、安定した処理を行うことが難しくなり、結果として、処理ムラが発生する。
【００３７】
プラズマ放電処理は、プラズマ放電処理装置等により、アルゴンまたは酸素雰囲気下でポリマー基材を高周波放電雰囲気化に晒すことにより行うことが出来る。大気圧プラズマ処理法としては、例えば、特開平１１−１８１５７３号、特開２０００−２６６３２号、同２００２−１１０３９７号等に記載の高周波パルス電圧を印加する大気圧プラズマ放電処理方法を用いることができる。
【００３８】
本発明のカプセル内視鏡の適用方法の一例として、上述した内視鏡観察系で上部および下部消化器内の癌の早期発見のための内視鏡検査について説明する。まず、医師は、内視鏡観察系を用意し、検査を希望する被検者にカプセル内視鏡１の錠剤を飲むように８時間前に絶食するように前準備をさせる。そして、少量の水と共に口腔内に投与し、消化器内を速やかに移動するに従い、画像の無線送信が開始され、画像データのストレージを開始する。場合によっては液晶モニタ又は家庭用ＴＶの画面上に表示される。
【実施例】
【００３９】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「部」あるいは「％」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」あるいは「質量％」を表す。
【００４０】
実施例１
《カプセル内視鏡の作製》
〔カプセル内視鏡１０１の作製〕
図１に記載の対物レンズ、照明光源部、固体撮像素子等が一体に組み込まれた構成からなり、保護部材Ｓをフェニルジイソシアナートで架橋し、かつ一部疎水化処理した耐水化処理ゼラチンを用い、厚さ２００μｍで成型して取り付けたカプセル内視鏡１０１を作製した。この一部疎水化したゼラチンで形成した保護部材表面の濡れ指数は、３８ｍＮ／ｍであった。
【００４１】
〔カプセル内視鏡１０２の作製〕
図１に記載の対物レンズ、照明光源部、固体撮像素子等が一体に組み込まれた構成からなり、保護部材Ｓをポリメタクリル酸メチル（三菱ガス化学社性モノマーを重合した樹脂、ＰＭＭＡと略す）を用い、厚さ２００μｍで成型して取り付けたカプセル内視鏡１０２を作製した。このポリメタクリル酸メチルで形成した保護部材表面の濡れ指数は、３２ｍＮ／ｍであった。
【００４２】
〔カプセル内視鏡１０３の作製〕
図１に記載の対物レンズ、照明光源部、固体撮像素子等が一体に組み込まれた構成からなり、保護部材Ｓをノルボルネン樹脂（日本ゼオン製樹脂ゼオノア１０２０Ｒ、ＣＯＰと略す）を用い、厚さ２００μｍで成型して取り付けたカプセル内視鏡１０３を作製した。このノルボルネン樹脂で形成した保護部材表面の濡れ指数は、３２ｍＮ／ｍであった。
【００４３】
〔カプセル内視鏡１０４〜１０６の作製〕
上記カプセル内視鏡１０１〜１０３の作製において、保護部材Ｓの全面積の５０％相当を、１２ｋＶの出力でコロナ放電処理装置（春日電機社製）を用いてコロナ放電処理を１秒間行って、表面の濡れ指数を５４ｍＮ／ｍとした以外は同様にして、カプセル内視鏡１０４〜１０６を作製した。
【００４４】
〔カプセル内視鏡１０７の作製〕
上記カプセル内視鏡１０４の作製において、保護部材Ｓの部材をフェニルジイソシアナートで架橋した耐水化処理ゼラチンを、ポリプロピレン樹脂（ＰＰと略す）に変更した以外は同様にして、カプセル内視鏡１０７を作製した。
【００４５】
〔カプセル内視鏡１０８の作製〕
上記カプセル内視鏡１０４の作製において、保護部材Ｓの部材をフェニルジイソシアナートで架橋した耐水化処理ゼラチンを、ポリエチレン樹脂（ＰＥと略す）に変更した以外は同様にして、カプセル内視鏡１０８を作製した。
【００４６】
〔カプセル内視鏡１０９〜１１３の作製〕
上記カプセル内視鏡１０４〜１０８の作製において、保護部材Ｓの全面積の５０％相当を、コロナ放電処理に代えて、芝浦メカトロニクス社製のプラズマ処理装置（出力５００Ｗ、発生源：２．４５ＧＨｚマイクロ波、処理圧力：４０Ｐａ（０．３Ｔｏｒｒ））を用いて、表面の濡れ指数を５４ｍＮ／ｍとなるようにプラズマ処理を施した以外は同様にして、カプセル内視鏡１０９〜１１３を作製した。
【００４７】
〔カプセル内視鏡１１４〜１１９の作製〕
上記カプセル内視鏡１１０（母材ポリマー：ＰＭＭＡ）の作製において、上記プラズマ処理を施した後、下記のＥ化処理の処理面積を、表１に記載のように変更した以外は同様にして、カプセル内視鏡１１４〜１１９を作製した。
【００４８】
Ｅ化処理：ＰＭＭＡ表面をｐＨ１２の水酸化ナトリウム液でアルカリ加水分解した後、エチレンオキサイドによるポリオキシエチレン化（繰り返し単位６）を行った。
【００４９】
〔カプセル内視鏡１２０〜１２２の作製〕
上記カプセル内視鏡１１９（処理面積：１００％）の作製において、Ｅ化処理に代えて、下記のＴ化処理、Ｓ化処理、Ｐ化処理にそれぞれ変更した以外は同様にして、カプセル内視鏡１２０〜１２２を作製した。
【００５０】
Ｔ化処理：ＰＭＭＡ表面をｐＨ１２の水酸化ナトリウム液でアルカリ加水分解した後、ヒドロキシエチルセルロースをメチルエチルケトン溶媒に溶解し、１．０μｍの厚さで塗布し、乾燥させて、糖鎖構造化した。
【００５１】
Ｓ化処理：ＰＭＭＡ表面をｐＨ１２の水酸化ナトリウム液でアルカリ加水分解した後、スルホン酸によるスルホン化処理を行った。
【００５２】
Ｐ化処理：ＰＭＭＡ表面をｐＨ１２の水酸化ナトリウム液でアルカリ加水分解した後、リン酸によるリン酸化処理を行った。
【００５３】
〔カプセル内視鏡１２３の作製〕
上記カプセル内視鏡１０７（母材ポリマー：ＰＰ）の作製において、コロナ放電処理を行った後、Ｅ化処理（前出、処理化面積：１００％）を施した以外は同様にして、カプセル内視鏡１２３を作製した。
【００５４】
《カプセル内視鏡の評価》
〔表面の濡れ指数測定〕
上記作製した各カプセル内視鏡の保護部材表面を、下記の方法に従って濡れ指数の測定を行った。
【００５５】
「ポリエチレンおよびポリプロピレンフィルムのぬれ試験方法」（ＪＩＳ  Ｋ  ６７６８）に定められた方法に従って、市販されている濡れ性標準試薬３１ｍＮ／ｍ〜５４ｍＮ／ｍ（数値の大きいほど親水性が向上する）を綿棒に浸し、それを被験体の表面に塗布し、表面温度を３７℃に保ち、０．５秒後の値を測定した。この時、撥水することなしに、良く濡れた試薬番号の最小値を濡れ指数とした。
【００５６】
〔耐久性の評価〕
上記作製した各カプセル内視鏡を、事前に採取して冷凍保存しておいた牛の胃液を解凍し、この胃液に１時間浸漬した後、撮影画像の送受信を行い、異常がないかどうかを評価した。全く異常なく送信できた場合を○、送信不良が発生した場合を×として判定した。
【００５７】
〔撮影画像の鮮明性評価〕
上記作製した各カプセル内視鏡を、人体の胃部から小腸までの模擬体内を移動させ、移動時に撮影画像を送信し、受診した撮影画像の鮮明度を目視観察し、下記の基準に従って撮影画像の鮮明性の評価を行った。
【００５８】
５：送信された撮影画像は、保護部材への付着物もなく、極めて鮮明で良好な画像である
４：送信された撮影画像は、保護部材への異物付着もなく、鮮明な画像である
３：送信された撮影画像には、一部で保護部材への付着物により、僅かに鮮明度は低下は認められるが、実用上は十分に耐えうる画質である
２：送信された撮影画像には、保護部材への異物付着による鮮明度の低下が認められ、実用上許容される画質水準を下回っている
１：送信された撮影画像には、保護部材へ多量の異物付着が認められ、大幅に鮮明度の低下が認められ、実用に耐えない画質である
以上により得られた結果を、表１に示す。
【００５９】
【表１】
0005299483.tif 000002
【００６０】
表１に記載の結果より明らかなように、濡れ指数が４０ｍＮ／ｍ以上の表面部を有する本発明のカプセル内視鏡は、比較例に対し、強酸環境下で長時間にわたり保存された状態での耐久性に優れ、かつ撮影部位の保護部材に対する体腔内物質の付着耐性に優れ、極めて鮮明な画像を送信することが分かる。
【００６１】
実施例２
観察光学系及び照明光学系の構成を、図２に示す様に光源部カバー（ノルボルネン樹脂製）及び対物レンズ（ノルボルネン樹脂製）を最表面に配置し、光源部カバー及び対物レンズ表面を実施例１のカプセル内視鏡１０４〜１２３の作製と同様の表面処理を行った以外は同様にして、カプセル内視鏡２０４〜２２３を作製し、実施例１に記載の方法と同様に耐久性及び撮影画像の鮮明性の評価を行った結果、実施例１と同様の優れた結果を得ることができた。
【符号の説明】
【００６２】
１  カプセル内視鏡のポリマー筐体
２  対物レンズ
３  撮像素子
４  発光モジュール
５  光源部
６  送信手段
７  受信手段
８  アンテナ
９  蓄電手段
１０  薬剤保持手段
Ｓ  撮影部の保護部材
ａ  カプセル内視鏡の長軸長
ｂ  カプセル内視鏡の短軸長
【図１】
0005299483.tif 000003
【図２】
0005299483.tif 000004